CN110586216A - 一种用于微控流芯片实验的试样采加样*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微流控芯片实验辅助装置领域，具体的说是一种用于微控流芯片实验的试样采加样***。包括采样加样器和用于辅助采样加样器进行采样的采样辅助器；采样加样器包括试样管、可滑动插设在试样管末端的推进杆以及可拆卸连接在试样管头端的采样针，在试样管上设有用于与采样辅助器配合安装的装配凸起，在推进杆上设有供采样辅助器推动推进杆滑动以进行采样的推进帽；采样辅助器包括管体以及设置在管体上的采样执行装置和采样量调节装置；本发明能够方便实验人员使用该加样器进行采样并向芯片中加样。
Description
技术领域
本发明涉及微流控芯片实验辅助装置领域，具体的说是一种用于微控流芯片实验的试样采加样***。
背景技术
微流控芯片是将生物、化学实验过程微缩到几厘米的芯片上来进行自动化实验与分析的新检测技术。采样与进样是微流控检测的重要环节，现有微流控芯片用采样装置多为人工采样、人工加样，专利201910123188.1公开了一种试样取样、加样方法，采用移液器吸头手动取样、加样，其虽能较为精确的控制采样量，但无法适应微流控自动检测的要求；专利201710317096.8公开了一种基于微流控芯片的自动进样***，采样、加样***分离，采用负压自动进样，其气路***较为复杂，在复杂微流控芯片上难以实现有效控制。
发明内容
本发明旨在提供一种用于微控流芯片实验的试样采加样***，方便实验人员使用该加样器进行采样并向芯片中加样。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于微控流芯片实验的试样采加样***，包括采样加样器和用于辅助采样加样器进行采样的采样辅助器；
采样加样器包括试样管、可滑动插设在试样管末端的推进杆以及可拆卸连接在试样管头端的采样针，在试样管上设有用于与采样辅助器配合安装的装配凸起，在推进杆上设有供采样辅助器推动推进杆滑动以进行采样的推进帽；
采样辅助器包括管体以及设置在管体上的采样执行装置和采样量调节装置；管体包括可拆卸连接的上槽盖和下槽盖，上槽盖和下槽盖的槽体部分相对配合以共同形成用于容纳采样加样器和采样量调节装置的管腔，在与管腔前端相对应的上槽盖和下槽盖的内侧均开设有供装配凸起配合安装的装配槽；采样执行装置包括滑动设置在下槽盖上并靠近装配槽位置的提升杆，在下槽盖上沿下槽盖长度方向开设有供提升杆滑动配合的条状滑孔，提升杆的一端穿过条状滑孔插设在管腔中并固定设有拨叉，拨叉与推进帽朝向采样针的一侧接触配合，提升杆的另一端位于管腔外部并固定设有提升滑块；采样量调节装置包括可转动设置于管腔中的调节轴和可沿管腔长度方向滑动设置于管腔中的限位头，限位头设置在采样加样器和调节轴之间的位置，限位头朝向采样加样器的一侧用于与推进帽接触配合以限位推进帽的滑动位置，限位头朝向调节轴的一侧与调节轴螺纹连接，并可通过转动调节轴来调节限位头的限位位置。
优选的，上槽盖包括与采样加样器位置相对应的活动盖和与采样量调节装置的位置相对应的固定盖，活动盖的一侧与下槽盖铰连，另一侧固定设有用于与开设于下槽盖上的固定孔配合安装的固定柱，固定盖通过螺钉可拆卸连接在下槽盖上。
优选的，在固定盖上设有供观察限位头位置的观察窗，观察窗沿固定盖长度方向开设，并在固定盖上靠近观察窗的位置设有刻度线。
优选的，装配凸起为环形并设置在试样管头端的外缘位置，推进帽为圆盘形并设置在推进杆的末端。
优选的，在调节轴与管腔之间设有用于避免调节轴沿管腔长度方向移动的轴向限位机构，轴向限位机构包括固定在调节轴上的限位环和开设在上槽盖和下槽盖对应位置的限轴向限位槽，限位环转动设置在轴向限位槽中；在限位头和管腔之间设有用于避免限位头相对于管腔转动的周向限位机构，周向限位机构包括固定在调节轴上的限位条和开设在上槽盖和下槽盖对应位置的周向限位槽，限位条卡接在周向限位槽中。
优选的，调节轴的末端位于管腔外部并固定设有用于驱动调节轴转动的转盘。
优选的，下槽盖的外侧设有沿下槽盖长度方向分布的滑轨，提升滑块滑动设置在滑轨上。
优选的，提升滑块上设有多条防滑条。
有益效果
本发明中包括一个采样加样器，该采样加样器采用采样、加样一体化设计，其采集试样后可直接应用于微流控芯片，从而可有效避免试样在转运中间环节产生污染，并提高检测效率。同时由于可直接应用于微流控芯片的采样加样器体积必然较小，如果实验人员直接操作该采样加样器取样将极为不方便。故本发明还包括有与采样加样器配套使用的采样辅助器，方便实验人员通过该采样辅助器进行采样，并可通过该采样辅助器精确控制采样量。
通过采样加样器和采样辅助器的结合使用，便于微流控检测技术采样及自动加样，提高微流控检测设备的自动化水平。
附图说明
图1为本发明在活动盖打开状态下的立体结构示意图；
图2为图1中的活动盖闭合状态下的立体结构示意图；
图3为本发明中的采样加样器的结构示意图；
图4为本发明中的采样加样器与芯片的连接示意图；
图5为本发明去除上槽盖后的立体结构示意图；
图6为图5中A部分的局部放大示意图；
图7为本发明的剖视图；
图8为本发明采样执行装置中的提升杆和拨叉部分的连接示意图；
图9为本发明中的下槽盖部分的立体结构示意图；
图10为本发明中的下槽盖部分的主视图；
图11为本发明上槽盖中的固定盖部分的立体结构示意图；
图12为本发明上槽盖中的固定盖部分的主视图；
图13为本发明上槽盖中的活动盖部分的立体结构示意图；
附图说明：1、采样量调节装置，101、转盘，102、限位环，103、调节轴，104、限位头，105、限位条，2、管体，201、下槽盖，202、上槽盖，202-1、固定盖，202-2、活动盖，3、采样加样器，301、推进帽，302、推进杆，303、密封圈，304、试样管，305、装配凸起，306、采样针，4、采样执行装置，401、提升滑块，402、拨叉，403、提升杆，5、轴向限位槽，6、装配槽，7、周向限位槽，8、条状滑孔，9、观察窗，10、芯片，11、加样口，12、滑轨。
具体实施方式
如图1及图2示，本发明的一种用于微控流芯片实验的试样采加样***，包括采样加样器3和采样辅助器。如图4所示，采样加样器3体积小巧，在采集试样后可与芯片10上的加样口11对接，从而可有效避免试样在转运中间环节产生污染，并提高检测效率。为了克服采样加样器3因体积小巧，导致的通过采样加样器3直接采样困难不便的情况，可将采样加样器3装配于采样辅助器中的管体内。实验者仅需通过拨动设置在管体侧部的采样执行装置4，即可控制采样加样器3进行稳定采样，并通过设置在管体末端的采样量调节装置1精确控制采样量。
采样加样器3如图3所示，包括试样管304、可滑动插设在试样管304末端的推进杆302以及可拆卸连接在试样管304头端的采样针306。采样加样器3工作流程包括采样和加样两部分。采样时采样针306***待测试样，当推进杆302图3中的上方运动时，待测试样被吸入试样管304内；当推进杆302向下运动时，待测试样由试样管304内推出。推进杆302和试样管304之间设置有密封圈303，保证试样不外露及试样的有效吸入、推出。在试样管304下端的外缘设有环形的装配凸起305。该装配凸起305用于将采样加样器3配合安装在采样辅助器中并实现定位固定。在推进杆302的上端位置设有圆盘形的推进帽301。在将采样加样器3安装入采样辅助器中后，该推进帽301受采样执行装置4驱动滑动，以完成上述采样过程。
在将采样后的采样加样器3向芯片10装配的过程中，芯片10上有与之相对应的加样口11。将采样加样器3的采样头拔除后，采样加样器3头部及加样口11内部均设置有一定锥度，保证加样器与芯片10紧密压合。在朝向芯片10加样过程中，只需将采样加样器3的推进杆302下压，即可完成待测样注入。优选实施方式为通过伺服电机带动压头下压推进帽301，使加样过程更加稳定精确。同时也有助于提高微流控检测设备的自动化水平。
仍如图1及图2所示，管体包括可拆卸连接的上槽盖202和下槽盖201。上槽盖202和下槽盖201分别具有半圆形的槽腔，两个槽腔相对配合以共同形成圆形的管腔。管腔用于供采样加样器3和采样量调节装置1的管腔配合安装。其中的采样加样器3配合安装在管腔的头端，采样量调节装置1配合装在管腔的末端。本实施例中，上槽盖202包括与采样加样器3位置相对应的活动盖202-2和与采样量调节装置1的位置相对应的固定盖202-1。活动盖202-2的一侧与下槽盖201铰连，另一侧固定设有用于与开设于下槽盖201上的固定孔配合安装的固定柱。如图9、10以及13所示，在与采样加样器3装配位置相对应的活动盖202-2和下槽盖201的内侧均开设有装配槽6。装配槽6的形状与设置在采样加样器3上的装配凸起305形状相对应。将装配凸起305***下槽盖201上的装配槽6后，再扣紧活动盖202-2，即完成采样加样器3与采样辅助器的装配。同时，还可通过活动盖202-2与下槽盖201之间的铰接的形式快速打开或闭合，提高装配效率，进而提高实验效率。固定盖202-1通过螺钉可拆卸连接在下槽盖201上，维持采样过程中采样量调节装置1的稳定。
结合图5-8所示，采样执行装置4包括滑动设置在下槽盖201上并靠近装配槽6位置的提升杆403，在下槽盖201上沿下槽盖201长度方向开设有供提升杆403滑动配合的条状滑孔8。提升杆403沿管体径向分布于条状滑孔8中，其一端插设在管腔内并固定设有拨叉402，拨叉402用于与推进帽301朝向采样针306的一侧接触配合；提升杆403的另一端位于管腔外部并固定设有提升滑块401，使得实验人员可通过拨动该提升滑块401带动推进帽301和推进杆302朝向试样管304外部方向滑动，方便的完成取样工作。
本实施例中，在提升滑块401上设有多条防滑条，用于避免实验者拨动提升滑块401时容易产生的滑脱。如图2所示，在下槽盖201的外侧设有沿下槽盖201长度方向分布的滑轨12，提升滑块401的内侧开设有可卡扣在滑轨12上并沿滑轨12灵活滑动的滑槽。
如图5所示，采样量调节装置1包括可转动设置于管腔中的调节轴103和可沿管腔长度方向滑动设置于管腔中的限位头104。限位头104设置在采样加样器3和调节轴103之间的位置，限位头104朝向采样加样器3的一侧用于与推进帽301接触配合以限位推进帽301的滑动位置，当推进帽301在采样执行装置4控制下移动直至顶到限位头104时运动终止，因此限位头104的位置决定了推进杆302由试样管304中的伸出量，从而由限位头104的位置决定了采样加样器3的采样量的大小，即可通过调节限位头104的位置来调节采样量的多少；限位头104朝向调节轴103的一侧与调节轴103螺纹连接，并可通过转动调节轴103来调节限位头104的限位位置，从而调整采样加样器3的采样量。调节轴103的末端位于管腔外部并固定设有用于驱动调节轴103转动的转盘101。通过正向或反向转动转盘101，即可使限位头104在螺纹结构的作用下沿管腔内部前后滑动，操作十分方便。
本实施例中，结合图5及图9至图12所示，在调节轴103与管腔之间设有用于避免调节轴103沿管腔长度方向移动的轴向限位机构，轴向限位机构包括固定在调节轴103上的限位环102和开设在上槽盖202和下槽盖201对应位置的限轴向限位槽5，限位环102转动设置在轴向限位槽5中；在限位头104和管腔之间设有用于避免限位头104相对于管腔转动的周向限位机构，周向限位机构包括固定在调节轴103上的限位条105和开设在上槽盖202和下槽盖201对应位置的周向限位槽7，限位条105卡接在周向限位槽7中。
结合图1、11及12所示，在固定盖202-1上设有供观察限位头104位置的观察窗9，观察窗9沿固定盖202-1长度方向开设，并在固定盖202-1上靠近观察窗9的位置设有刻度线。在通过转盘101调节限位头104的位置时，可由观察穿中观察到限位头104与刻度线的比对，从而精确限定采样量。
在本发明的具体应用中，首先打开活动盖202-2，将采样加样器3套上采样针306放入下槽盖201的装配槽6内，此时拨叉402与推进帽301的下沿相触；关闭活动盖202-2，通过活动盖202-2上的固定柱与下槽盖201上固定孔配合，实现闭合；手持采样辅助装置，将采样针306置于待测试样中，拇指推动提升滑块401，使其带动提升杆403运动，由提升杆403带动拨叉402将推进杆302向上拔起，待测试样被吸入加样器中，完成采样；采样结束后打开活动盖202-2，将采样加样器3稍微向外提起后取出，拔掉采样针306后即可与芯片10上的进样口对接。
Claims (8)
1.一种用于微控流芯片实验的试样采加样***，其特征在于：包括采样加样器（3）和用于辅助采样加样器（3）进行采样的采样辅助器；
采样加样器（3）包括试样管（304）、可滑动插设在试样管（304）末端的推进杆（302）以及可拆卸连接在试样管（304）头端的采样针（306），在试样管（304）上设有用于与采样辅助器配合安装的装配凸起（305），在推进杆（302）上设有供采样辅助器推动推进杆（302）滑动以进行采样的推进帽（301）；
采样辅助器包括管体（2）以及设置在管体（2）上的采样执行装置（4）和采样量调节装置（1）；管体（2）包括可拆卸连接的上槽盖（202）和下槽盖（201），上槽盖（202）和下槽盖（201）的槽体部分相对配合以共同形成用于容纳采样加样器（3）和采样量调节装置（1）的管腔，在与管腔前端相对应的上槽盖（202）和下槽盖（201）的内侧均开设有供装配凸起（305）配合安装的装配槽（6）；采样执行装置（4）包括滑动设置在下槽盖（201）上并靠近装配槽（6）位置的提升杆（403），在下槽盖（201）上沿下槽盖（201）长度方向开设有供提升杆（403）滑动配合的条状滑孔（8），提升杆（403）的一端穿过条状滑孔（8）插设在管腔中并固定设有拨叉（402），拨叉（402）与推进帽（301）朝向采样针（306）的一侧接触配合，提升杆（403）的另一端位于管腔外部并固定设有提升滑块（401）；采样量调节装置（1）包括可转动设置于管腔中的调节轴（103）和可沿管腔长度方向滑动设置于管腔中的限位头（104），限位头（104）设置在采样加样器（3）和调节轴（103）之间的位置，限位头（104）朝向采样加样器（3）的一侧用于与推进帽（301）接触配合以限位推进帽（301）的滑动位置，限位头（104）朝向调节轴（103）的一侧与调节轴（103）螺纹连接，并可通过转动调节轴（103）来调节限位头（104）的限位位置。
2.根据权利要求1所述的一种用于微控流芯片实验的试样采加样***，其特征在于：上槽盖（202）包括与采样加样器（3）位置相对应的活动盖（202-2）和与采样量调节装置（1）的位置相对应的固定盖（202-1），活动盖（202-2）的一侧与下槽盖（201）铰连，另一侧固定设有用于与开设于下槽盖（201）上的固定孔配合安装的固定柱，固定盖（202-1）通过螺钉可拆卸连接在下槽盖（201）上。
3.根据权利要求2所述的一种用于微控流芯片实验的试样采加样***，其特征在于：在固定盖（202-1）上设有供观察限位头（104）位置的观察窗（9），观察窗（9）沿固定盖（202-1）长度方向开设，并在固定盖（202-1）上靠近观察窗（9）的位置设有刻度线。
4.根据权利要求1所述的一种用于微控流芯片实验的试样采加样***，其特征在于：装配凸起（305）为环形并设置在试样管（304）头端的外缘位置，推进帽（301）为圆盘形并设置在推进杆（302）的末端。
5.根据权利要求1所述的一种用于微控流芯片实验的试样采加样***，其特征在于：在调节轴（103）与管腔之间设有用于避免调节轴（103）沿管腔长度方向移动的轴向限位机构，轴向限位机构包括固定在调节轴（103）上的限位环（102）和开设在上槽盖（202）和下槽盖（201）对应位置的限轴向限位槽（5），限位环（102）转动设置在轴向限位槽（5）中；在限位头（104）和管腔之间设有用于避免限位头（104）相对于管腔转动的周向限位机构，周向限位机构包括固定在调节轴（103）上的限位条（105）和开设在上槽盖（202）和下槽盖（201）对应位置的周向限位槽（7），限位条（105）卡接在周向限位槽（7）中。
6.根据权利要求1所述的一种用于微控流芯片实验的试样采加样***，其特征在于：调节轴（103）的末端位于管腔外部并固定设有用于驱动调节轴（103）转动的转盘（101）。
7.根据权利要求1所述的一种用于微控流芯片实验的试样采加样***，其特征在于：下槽盖（201）的外侧设有沿下槽盖（201）长度方向分布的滑轨（12），提升滑块（401）滑动设置在滑轨（12）上。
8.根据权利要求1所述的一种用于微控流芯片实验的试样采加样***，其特征在于：提升滑块（401）上设有多条防滑条。
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